Svojom gustom i ugljikovodičnom atmosferom Titan je predmet zanimanja već desetljećima. I s uspjehom Cassini-Huygens misije, koja je započela istraživanje Saturna i njegovog sustava luna 2004. godine, na stolu je mnogo prijedloga za daljnje misije koje bi istraživale površinu Titana i njegovih metanskih mora u većoj dubini.
Izazovi koje ovo predstavlja doveli su do nekih prilično novih ideja, u rasponu od balona i zemljaca do plutajućih bespilotnih letjelica i podmornica. No, prijedlog za "Zmajčastog drona" istraživača iz NASA-inog JHUAPL-a čini se posebno avanturističkim. Ovaj bespilotni bespilotni letjelica s osam noža bit će sposobna za vertikalno uzlijetanje i slijetanje (VTOL), što će mu omogućiti da istražuje atmosferu i površinu Titana u narednim desetljećima.
Koncept misije predložio je znanstveni tim na čelu s Elizabeth Turtle, planetarnim znanstvenikom iz NASA-inog laboratorija za primijenjenu fiziku Sveučilišta Johns Hopkins (JHUAPL). Povratak u veljači, koncept je predstavljen na "Radionici o planetarnoj znanosti 2050" - koja se održala u NASA-inom sjedištu u Washingtonu, DC - i opet krajem ožujka na 48. Lunarnoj i planetarnoj konferenciji u Woodlandsu, Texas.
Takva misija, kako je Turtle objasnio Space Magazinu putem e-pošte, istodobno je i nužna. Ne samo da će se graditi na mnogim nedavnim dostignućima robotskih istraživača (kao što su Radoznali rover i the Cassini orbiter); ali na Titanu jednostavno nema nedostatka mogućnosti za znanstveno istraživanje. Kako je rekla:
"Titan je ocean oceana s jedinstvenim zaokretom, koji je bogata i složena organska kemija koja se pojavljuje u njegovoj atmosferi i na površini. Ova kombinacija čini Titan posebno dobrom metom za proučavanje planetarnih životnih navika. Jedno od velikih pitanja o razvoju života jest kako su kemijske interakcije dovele do bioloških procesa. Titan milioni godina radi eksperimente u prebiotičkoj kemiji - vremenske skale koje je nemoguće reproducirati u laboratoriju - i rezultati tih eksperimenata trebaju se prikupiti. "
Njihov se prijedlog dijelom temelji na prethodnim desetljećima istraživanja, poput Radne skupine za strategiju kampanje (CSWG) o prebiotskoj kemiji u vanjskom sunčevom sustavu. Ovo istraživanje je naglasilo da će mobilno zrakoplovstvo (tj. Zračni brod ili balon) biti vrlo pogodno za istraživanje Titana. Titan nije samo poznato tijelo, osim Zemlje, koje ima gustu atmosferu bogatu dušikom - četiri puta gušću od Zemljine - već je i gravitacija približno 1/7 Zemljine Zemlje.
Međutim, baloni i zračni brodovi ne bi mogli proučavati Titanova metanska jezera, koja su jedna od najuzbudljivijih crteža što se tiče istraživanja prebiotske kemije. Štoviše, avion ne bi mogao provesti in situ inkemijsku analizu površine, slično onome što rade Mars Exploration Rovers (Duh, prilika i Znatiželja) radili na Marsu.
Kao takva, Turtle i njezini kolege počeli su tražiti prijedlog koji bi predstavljao ono najbolje iz oba svijeta - tj. Zračnu platformu i zemlja. To je bila geneza Zmajeva koncepta.
„Nekoliko različitih metoda razmatrano je za in situ zračno istraživanje Titana (helikopteri, različite vrste balona, avioni),“ rekao je Turtle. „Dragonfly koristi prednosti najnovijih dostignuća u više-rotornim zrakoplovima kako bi osigurao mobilnost iz zraka za lander s sofisticiranim korisnim opterećenjem. Budući da će Zmaj biti sposoban prijeći velike udaljenosti - nekoliko desetaka kilometara istodobno i do nekoliko stotina kilometara tijekom misije - bilo bi moguće napraviti mjerenja na više mjesta s vrlo različitom geološkom poviješću. "
Misija je također u skladu s konceptima koje Turtle i njezini kolege - među kojima su Ralph Lorenz (također iz JHUAPL-a), Melissa trenerica iz Goddard centra za svemirske letove i Jason Barnes sa Sveučilišta u Idahu - već godinama istražuju. U prošlosti su predložili koncept misije koji bi kombinirao balon u stilu Montgolfière i zemljani podzemni naboj. Dok bi balon istraživao Titan s malene visine, zemlja će istražiti površinu izbliza.
48. konferencijom o Lunarnoj i planetarnoj znanosti službeno su predstavili svoj koncept "Zmaj", koji je pozvao qaudcopter za istraživanje zračnih i površinskih istraživanja. Ovo je vozilo sa četiri rotora, tvrdi se, moglo iskoristiti Titanovu gustu atmosferu i nisku gravitaciju za dobivanje uzoraka i određivanje sastava površine u više geoloških postavki.
U svojoj najnovijoj iteraciji Dragonfly uključuje osam rotora (dva smještena u svakom od svoja četiri ugla) za postizanje i održavanje leta. Mnogo slično Znatiželja i nadolazeće Mars 2020. godine roverima, Zmajčac će se pokretati multimizijskim radioizotopskim termoelektričnim generatorom (MMRTG). Ovaj sustav koristi toplinu koja nastaje raspadanjem plutonija-238 za proizvodnju električne energije i može održavati robotsku misiju godinama.
Ovaj dizajn, kaže Turtle, pružio bi znanstvenicima idealnu in-situ platformu za proučavanje Titovog okoliša:
„Zmajčić bi mogao izmjeriti kompozicijske detalje različitih površinskih materijala, što bi pokazalo koliko je organska kemija napredovala u različitim sredinama. Ta bi mjerenja također mogla otkriti kemijske potpise života na vodi (poput onoga na Zemlji) ili čak života temeljenog na ugljikovodicima, ako su i na Titanu bili prisutni. Zmaj također će proučavati Titanovu atmosferu, površinu i podlogu kako bi razumio trenutnu geološku aktivnost, način prijevoza materijala i mogućnost razmjene organskog materijala između površine i unutarnjeg vodenog oceana. "
Ovaj koncept uključuje mnoštvo najnovijih dostignuća tehnologije, koji uključuju modernu upravljačku elektroniku i napredak u komercijalnom dizajnu bespilotnih letjelica (UAV). Povrh svega toga, Zmaj odustao bi od retroroketa s kemijskim pogonom i mogao bi se uključivati između letova, što bi mu moglo dati puno duži vijek trajanja.
"A sada je pravo vrijeme", kaže Turtle, "jer možemo nadograditi na onome što smo naučili iz misije Cassini-Huygens da učinimo sljedeće korake u istraživanju Titana."
Trenutno, NASA-in laboratorij za mlazni pogon razvija sličan koncept. Poznat i kao Marsov helikopter "Izviđač", a za upotrebu na Marsu očekuje se da će ovaj zrakoplov lansirati na brod Mars 2020. godine misija. U ovom slučaju, dizajn zahtijeva dva koaksijalna protuokretna rotora, koji bi osigurali najbolji omjer potiska i težine u Marsovoj tankoj atmosferi.
Ova vrsta VTOL platforme mogla bi postati oslonac u narednim desetljećima, gdje god se zahtijevaju dugoročne misije koje uključuju tijela s atmosferom. Između Marsa i Titana, takvi zračni bespilotni zrakoplovi mogli bi skakati s jednog područja na drugo, dobivajući uzorke za in-situ analizu i kombinirajući površinske studije s atmosferskim očitanjem na raznim visinama kako bi dobili cjelovitiju sliku planeta.
